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L型石墨纳米结的热输运

物理学报 2011年第2期60卷 717-722页

作者：鲍志刚陈元平欧阳滔杨凯科钟建新湘潭大学材料与光电物理学院量子工程与微纳能源技术研究所湘潭411105

利用非平衡格林函数方法研究了由半无限长扶手椅型和锯齿型边界石墨纳米带连接而成的L型石墨纳米结的热输运性质.结果表明,L型石墨纳米结的热导依赖于L型石墨纳米结的夹角和石墨纳米带的宽度.在L型石墨纳米结的夹角从30°增加到90°再... 详细信息

利用非平衡格林函数方法研究了由半无限长扶手椅型和锯齿型边界石墨纳米带连接而成的L型石墨纳米结的热输运性质.结果表明,L型石墨纳米结的热导依赖于L型石墨纳米结的夹角和石墨纳米带的宽度.在L型石墨纳米结的夹角从30°增加到90°再增加到150°过程中,其热导显著增大.夹角为90°的L型石墨纳米结的热导随着扶手椅型纳米带宽度增加时,在低温区热导随着宽度的增大而降低,在高温区热导随宽度的增大而升高.对于夹角为150°的L型石墨纳米结,其热导无论是在低温区还是在高温区都随着锯齿型纳米带宽度的增加而降低.利用声子透射谱对这些热输运现象进行了合理的解释.研究结果阐明了不同L型石墨纳米结中的热输运机理,为设计基于石墨纳米结的热输运器件提供了重要的物理模型和理论依据.

关键词：石墨纳米结热输运热导

碳纳米管内Ni纳米线的螺旋度与热稳定性研究

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物理学报 2012年第17期61卷 371-377页

作者：杜玉光张凯旺彭向阳金福报钟建新湘潭大学材料与光电物理学院量子工程与微纳能源技术研究所湘潭411105

本文采用分子动力学模拟方法研究了扶手型碳纳米管包裹Ni纳米线的复合结构,主要讨论内部Ni纳米线的螺旋度和热稳定性.结果表明,Ni纳米线为多壳层螺旋结构,各壳层是由多条Ni原子链螺旋而成,不同层的螺旋度不同,内层的螺旋度明显大于外层... 详细信息

本文采用分子动力学模拟方法研究了扶手型碳纳米管包裹Ni纳米线的复合结构,主要讨论内部Ni纳米线的螺旋度和热稳定性.结果表明,Ni纳米线为多壳层螺旋结构,各壳层是由多条Ni原子链螺旋而成,不同层的螺旋度不同,内层的螺旋度明显大于外层.当每层的Ni原子链条数为3的整数倍时,其螺旋度最大.Ni纳米线的螺旋度与碳纳米管的管径相关,各层螺旋度的大小随管径的增加有明显的周期性变化.碳纳米管对Ni纳米线有很好的保护作用,即使是高温对Ni纳米线的结构及螺旋度也影响很小.

关键词： Ni纳米线碳纳米管分子动力学

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多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟

物理学报 2010年第4期59卷 2672-2678页

作者：王伟张凯旺孟利军李中秋左学云钟建新湘潭大学材料与光电物理学院量子工程与微纳能源技术研究所湘潭411105

采用经典分子动力学(MD)方法,使用EDIP(environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管... 详细信息

采用经典分子动力学(MD)方法,使用EDIP(environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管外层管Stone-Wales缺陷处C原子剧烈振动导致C—C键断裂形成悬键,并逐渐向四周扩散导致外层管剥落蒸发.利用Lindemann指数作为判据,得出多壁C纳米管外层管出现剥落蒸发的温度为2290K左右,与HuangJianyu等实验中观测到多壁C纳米管外层管剥落蒸发现象产生的温度2000℃基本一致.

关键词：多壁C纳米管分子动力学 Stone-Wales缺陷剥落蒸发

碳纳米管-硅纳米线复合结构的形成和热稳定性

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物理学报 2009年第11期58卷 7781-7786页

作者：孟利军肖化平唐超张凯旺钟建新湘潭大学量子工程与微纳能源技术研究所湘潭411105 湘潭大学物理系湘潭411105

通过分子动力学方法模拟了在碳纳米管内填充一定数目的半导体元素硅形成碳纳米管-硅纳米线复合结构的过程,并采用Lindemann指数研究了这种复合结构的热稳定性.计算结果表明,当考虑碳纳米管和硅纳米线轴向方向的周期性边界条件之后,在C(1... 详细信息

通过分子动力学方法模拟了在碳纳米管内填充一定数目的半导体元素硅形成碳纳米管-硅纳米线复合结构的过程,并采用Lindemann指数研究了这种复合结构的热稳定性.计算结果表明,当考虑碳纳米管和硅纳米线轴向方向的周期性边界条件之后,在C(13,0)和C(14,0)碳纳米管内能够形成亚稳结构的硅纳米线Si16NW和Si20NW,从而获得一种碳纳米管-硅纳米线的新型复合结构.通过计算这种复合结构的Lindemann指数,可以看到由于碳纳米管的保护作用,碳纳米管包裹的硅纳米线的熔点远高于自由空间中相同尺寸的硅纳米线熔点.而通过硅纳米线团簇和不同管径的碳纳米管相互作用能的计算,我们发现C(14,0)纳米管除了对Si20NW有一种限制性保护作用之外,对硅纳米线还存在一种径向应力(径向压缩),这种应力使碳纳米管内的Si20NW具有更高的熔点,而当Si20NW轴向方向为自由边界条件时,这种径向应力将通过硅纳米线的形变而释放出来,从而使碳纳米管内的硅纳米线团簇的熔点降低更多.

关键词：复合结构纳米线碳纳米管分子动力学

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嵌入线型缺陷的石墨纳米带的热输运性质

物理学报 2013年第6期62卷 421-427页

作者：姚海峰谢月娥欧阳滔陈元平湘潭大学材料与光电物理学院量子工程与微纳能源研究所湘潭411105

采用非平衡格林函数方法研究了嵌入有限长、半无限长、无限长线型缺陷的锯齿型石墨纳米带(ZGNR)的热输运性质.结果表明,缺陷类型和缺陷长度对ZGNR的热导有重要影响.当嵌入的线型缺陷长度相同时,包含t5t7线型缺陷的石墨纳米带比包含Stone... 详细信息

采用非平衡格林函数方法研究了嵌入有限长、半无限长、无限长线型缺陷的锯齿型石墨纳米带(ZGNR)的热输运性质.结果表明,缺陷类型和缺陷长度对ZGNR的热导有重要影响.当嵌入的线型缺陷长度相同时,包含t5t7线型缺陷的石墨纳米带比包含Stone-Wales线型缺陷的条带热导低.对于嵌入有限长、同种缺陷的ZGNR,其热导随线型缺陷的长度增加而降低,但是当线型缺陷很长时,其热导对缺陷长度的变化不再敏感.通过比较嵌入有限长、半无限长、无限长线型缺陷的ZGNR,我们发现嵌入无限长缺陷的条带比嵌入半无限长缺陷的条带热导高,而后者比嵌入有限长线型缺陷的条带热导高.这主要是因为在这几种结构中声子传输方向的散射界面数不同所导致的.散射界面越多,对应的热导就越低.通过分析透射曲线和声子局域态密度图,解释了这些热输运现象.这些研究结果表明线型缺陷能够有效地调控石墨纳米带的热输运性质.

关键词：石墨烯线型缺陷热导

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单轴大应变下二维六角氮化硼的结构变化

物理学报 2010年第12期59卷 8820-8828页

作者：李金桂贵孙立忠钟建新湘潭大学物理系量子工程与微纳能源技术湖南省高校重点实验室湘潭411105

采用第一性原理方法研究了二维六角氮化硼(2Dh-BN)在单轴大应变下的结构变化.计算过程中以原胞在垂直和平行于B—N键方向的长度Lx和Ly来描述2Dh-BN所受到的应变.结果表明:在垂直于B—N键的方向施加大应变,当Lx≤0.3388nm时,体系处于简... 详细信息

采用第一性原理方法研究了二维六角氮化硼(2Dh-BN)在单轴大应变下的结构变化.计算过程中以原胞在垂直和平行于B—N键方向的长度Lx和Ly来描述2Dh-BN所受到的应变.结果表明:在垂直于B—N键的方向施加大应变,当Lx≤0.3388nm时,体系处于简单斜方结构;随着应变的增大,体系逐渐从简单斜方结构向简单长方结构转变,当Lx≥0.3488nm时,体系处于简单长方结构,该结构是由交错并排的BN链相互作用形成;随着应变继续增大,简单长方结构中链之间的作用逐渐减小,当Lx>0.6nm最终趋向于孤立的BN链.在平行于B—N键的方向施加大应变,体系从最初的简单斜方结构直接转变成交错并排的BN链结构,没有出现长方结构,当Ly>0.571nm时,体系最终也趋向于孤立的BN链结构.

关键词：二维六角氮化硼单轴应变电子结构第一性原理方法

B在Hg_(0.75)Cd-(0.25)Te中掺杂效应的第一性原理研究

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物理学报 2012年第2期61卷 383-392页

作者：唐冬华薛林孙立忠钟建新湘潭大学量子工程与微纳能源技术湖南省高校重点实验室湘潭411105 湘潭大学材料与光电物理学院湘潭411105

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过形成能和束缚能的计算研究了B在Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te中的掺杂效应.结果表明B在Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te中存在着两种主要形态:第一种是在完整的Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te材料中B稳定存在于六角间隙位置... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过形成能和束缚能的计算研究了B在Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te中的掺杂效应.结果表明B在Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te中存在着两种主要形态:第一种是在完整的Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te材料中B稳定存在于六角间隙位置而非替位.此时,B形成容易激活的三级施主使材料表现为n型.另一种是在有Hg空位存在的Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te中B更容易与Hg空位结合形成缺陷复合体,其束缚能达到了0.96 eV这种复合体在Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te材料中形成单施主也使材料表现为n型.考虑到辐照损伤形成的Hg空位受主,这种B与Hg空位的复合体是制约B离子在MCT中注入激活的一个重要因素.

关键词：碲镉汞(MCT) B掺杂第一性原理形成能

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含孔缺陷石墨烯纳米条带的电学特性研究

物理学报 2013年第5期62卷 356-360页

作者：魏晓林陈元平王如志钟建新湘潭大学量子工程与微纳能源技术湖南省重点实验室湘潭411105 北京工业大学材料学院薄膜实验室北京100124

本文系统地研究了不同形状(三方、四方及六方)的孔缺陷对锯齿形石墨烯纳米条带电学特性的影响.结果表明:孔缺陷形状对于石墨烯纳米条带的电导及电流特性影响显著,其可能源于不同形状的孔缺陷边界对于电子散射的不同;另外,当缺陷悬挂吸... 详细信息

本文系统地研究了不同形状(三方、四方及六方)的孔缺陷对锯齿形石墨烯纳米条带电学特性的影响.结果表明:孔缺陷形状对于石墨烯纳米条带的电导及电流特性影响显著,其可能源于不同形状的孔缺陷边界对于电子散射的不同;另外,当缺陷悬挂吸附氢或氮原子,将引起孔缺陷形状改变,因此不同孔缺陷吸附对于石墨烯纳米条带的电学特性的影响也各不相同.本研究将为石墨烯基电子器件失效分析及石墨烯孔结构器件设计提供有价值的理论指导.

关键词：石墨烯孔缺陷电学特性

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镧铱硅电子结构与成键机理的第一性原理研究

物理学报 2009年第11期58卷 7826-7832页

作者：刘君民孙立忠陈元平张凯旺袁辉球钟建新湘潭大学量子工程与微纳能源技术湖南省高校重点实验室湘潭411105 湘潭大学材料与光电物理学院湘潭411105 浙江大学物理系杭州310027

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了镧铱硅(La-Ir-Si)体系四种异构体的电子结构与成键机理.通过对能带结构、态密度的系统分析,发现:La-Ir-Si体系的超导属性与该体系中过渡元素Ir-d态和Si-p态的p-d轨道耦合强度有关.为了... 详细信息

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了镧铱硅(La-Ir-Si)体系四种异构体的电子结构与成键机理.通过对能带结构、态密度的系统分析,发现:La-Ir-Si体系的超导属性与该体系中过渡元素Ir-d态和Si-p态的p-d轨道耦合强度有关.为了定量描述p-d轨道耦合的强度,采用了分子中的原子方法,针对La-Ir-Si体系成键过程中的电荷迁移进行了定量的分析,结果表明,超导的转变温度与体系中Ir原子basin中的电荷量成近线性关系.

关键词： La-Ir-Si 电子结构超导属性第一原理